Uzay Teleskopları ile Ötegezegenlerin En İyi Doğrudan Görüntülerini Çekmek İçin Yıldız Gölgeleri İstiyoruz
2021 ile 2024 yılları arasında, James Webb (JWST) ve Nancy Grace Roman (RST) uzay teleskopları uzaya fırlatılacak. Birden fazla gözlemevinin halefleri olarak (örneğinHubble, Kepler, Spitzer,ve diğerleri), bu görevler şimdiye kadar yapılmış en iddialı astronomik araştırmalardan bazılarını gerçekleştirecek. Bu keşif ve karakterizasyonu arasında değişecektir. güneş dışı gezegenler sırlarını araştırmak için Karanlık madde ve Karanlık enerji .
Gelişmiş görüntüleme yeteneklerine ve yüksek hassasiyete ek olarak, her iki cihaz da koronagraflar taşır - yıldız ışığını engelleyen cihazlar, böylece ötegezegenler doğrudan tespit edilebilir ve gözlemlenebilir. Son zamanlarda yayınlanan bir dizi makaleye göre, Astronomik Teleskoplar, Aletler ve Sistemler Dergisi (JATIS), ötegezegenleri gerçekten ayrıntılı olarak incelemek istiyorsak, bu araçlardan daha fazlasına ihtiyacımız olacak.
Bu Yıldız Gölgeleri Üzerine Özel Bölüm koronograflarla yapılan en son bilim, mühendislik, araştırma ve programatik ilerlemeleri ele alan makaleleri (Ocak ve Haziran 2021 arasında yayınlanan) içerir. Yıldız gölgeleri olarak da bilinen bu araçlar, ötegezegen tespiti ve karakterizasyonundaki en büyük zorluklardan birini ele alıyor. Özetlemek gerekirse, bilinen ötegezegenlerin büyük çoğunluğu ( 4.422 bugüne kadar onaylandı ) dolaylı yollarla keşfedilmiştir.
ötegezegen Çalışmaları
Bu yöntemlerden en yaygın olarak kullanılan ve en etkili olanı; Transit Yöntemi (Transit Fotometri) ve Radyal Hız Yöntemi (Doppler Spektroskopisi). İlkinde, gökbilimciler yıldızları parlaklıktaki periyodik düşüşler için izlerler; bu, yörüngedeki bir ötegezegenin (veya birkaçının) gözlemciye göre ana yıldızın önünden geçtiğinin (diğer bir deyişle geçiş yapan) olası bir göstergesidir.
İkincisinde, gökbilimciler, yörüngedeki herhangi bir uydunun yerçekimi etkisini ölçmek için bir yıldızın nasıl ileri geri hareket ettiğini (ve ne kadar hızlı) ölçer. Ayrı olarak, bu yöntemler bir ötegezegenin yarıçapını (Transit) ve kütlesini (Radyal Hız) belirlemede de etkilidir. Birlikte kullanıldıklarında, ötegezegenleri doğrulamanın ve karakterize etmenin yanı sıra potansiyel yaşanabilirliklerine kısıtlamalar getirmenin en etkili yoludur.
Nadir durumlarda, gökbilimciler atmosferlerinden yansıyan yıldız ışığını tespit ederek ötegezegenleri doğrudan gözlemleyebildiler. NS Doğrudan Görüntüleme Yöntemi . Ne yazık ki, bu gezegenlerin büyük çoğunluğu gaz devleriydi veya yıldızlarının (veya her ikisinin) etrafında uzun süreli bir yörüngeye sahipti. Daha kısa yörüngeleri olan (Dünya benzeri gezegenlerin bulunma olasılığının daha yüksek olduğu) daha küçük, kayalık gezegenler için, atmosferlerinden yansıyan herhangi bir ışığın güneşleri tarafından yıkanması muhtemeldir.
Bu nedenle, koronagraflar son yıllarda önemli araştırma ve geliştirme konusu olmuştur. NASA, gözlemevleriyle entegre olabilen araçlara ek olarak, yıldızların karartılmasını engellemek için uzay teleskoplarıyla birlikte çalışabilen bir uzay aracı da yapmayı planlıyor. Bu çabalar NASA'nın yıldız gölgesi Açılabilir çiçek şeklinde bir ışık kalkanına sahip bir uzay aracı öngören proje.
Özel Bölüm
Kalkınmada son yıllarda kaydedilen ilerlemeye rağmen,yıldız gölgesi(ve ilgili teknolojiler), bu gelişmelerin haberleri dağınık olma eğilimindedir. Bu nedenle, tamamı NASA'nın üyesi olan özel bölümün editörleri, Starshade Teknoloji ve Bilim Çalışma Grubu – en son araştırmayı temsil eden 19 araştırma makalesi topladı (Ocak-Haziran 2021).
Editörlerin belirttiği gibi, “başlıklı tanıtım yazısında” Yıldız Gölgeleri Üzerine Özel Bölüm: Genel Bakış ve Diyalog ':
“Yıldız gölgeliği, birçok kurumda hızlı gelişme ve geniş ilgi gören bir teknolojidir. Bu alandaki ilerlemelerin çoğu, birçok dergiye ve toplantıya yayılmıştır. Sonuç olarak, yıldız gölgelerinin durumunu iyi bir şekilde görebilmek için tek bir yerde toplamak zor.”
'Yıldız gölgesine dayalı misyonlar geliştirmeye olan ilgi arttıkça, bu özel bölümün bir öğretici olarak hizmet edeceğini ve yıldız gölgelerine aşina olmayan potansiyel araştırmacılara tek bir yerde saha hakkında güncel bir genel bakışa sahip olmak için yeterli bir arka plan sağlayacağını umuyoruz. ”
Bu makaleler, tümü ikinci bölümde sunulan dört farklı araştırma alanına karşılık gelen altı kategoriye ayrılmıştır:Özet ve Katkılar– Özel Bölümün. Bir dökümü ile başlaryıldız gölgesiprogramı ve etkinleştireceği görev türleri, ardından konuşlandırma ve buluşma zorluklarını ele alan bir dizi teknoloji ile ilgili makale, ardından bir dizi bilim ve görevle ilgili kağıtlar.
Özet ve Katkılar
Makalelerin çoğu, belirli zorlukları ele alıyor.yıldız gölgesibir uzay teleskobu ile eşleştirildiğinde karşı karşıya gelecek. Örneğin, İkinci Kısım –Dağıtım ve Oluşum Uçması- inceleyen makaleler sunar. teknik zorluklar istiflenmiş bir düzende uzaya bir görev göndermek ve daha sonra hedefine ulaştığında onu konuşlandırmak - benzer şekildeJames Webbbaşlatıldıktan sonra yapacak (şu anda Kasım 2021 için planlanıyor).
Bir uzay teleskopuyla formasyonda kalmak da büyük bir zorluktur, özellikle teleskop t bir hedeften diğerine geçiş . Burada sunulan makaleler, farklı rehberlik, navigasyon ve sevk sistemlerini dikkate alarak, bir kimyasal tahrik Yer takibi ve lazer işaretçisi gerektirmeyen sistem en uygun düzenleme olacaktır.
Önemi uygun zamanlama ayrıca, önerilen kadar Starshade için de geçerlidir. Uzaktan Gizle - yörüngede dönenyıldız gölgesiyer tabanlı teleskoplarla çalışmak üzere tasarlanmış konsept. Üçüncü ve dördüncü bölümlerde,Yıldız Işığı Bastırma ve Performans Modellemevegüneş parıltısı, bir başka büyük zorluk, burçlar ışığının neden olduğu girişim olasılığı ve güneş ışığı tarafından yansıtılan güneş ışığıdır.yıldız gölgesiyaprakları.
Fırsatları Keşfetmek
Aynı derecede önemli olan, bir çalışmanın faydalarını araştıran makalelerdir.yıldız gölgesigibi yeni nesil teleskoplarla eşleştirildiğinde görevJWSTveRST, ayrıca Yaşanabilir Ötegezegen Gözlemevi (HabEx) ve Büyük UV/Optik/IR Sörveyörü (LUVOIR). Önerilen bu görevler, Doğrudan Görüntüleme ve ötegezegen atmosferlerinin karakterizasyonu için optimize edilecek ve muhtemelen bir Starshade konsepti ile eşleştirilecek (veya kendi koronagraf aletlerine sahip olacak).
Ayrıca, konuyu detaylandıran birçok makale de ilgi çekicidir.Yıldız Gölge Programıve NASA'nınyıldız gölgesiile Teknoloji Hazırlık Seviyesi 5 (TLR 5) - tarafından denetlenen bir çaba S5 Projesi . Bu bölüm aynı zamanda Starshade Exoplanet Veri Yarışması ve Roman Exoplanet Görüntüleme Verileri Yarışması (EIDC), her ikisi de gelecekteki Starshade görevlerinin bilim gereksinimlerini belirli performans parametreleriyle birleştirmeyi amaçlamaktadır.
İlk durumda, NASA JPL'deki araştırmacılar, dünya tarafından üretilen ötegezegen sistemlerinin sentetik görüntülerine güvendiler. Exoplanet Reconnaissance için Starshade Imaging Simulation Toolkit (KIZ KARDEŞ). Bakımı Caltech tarafından sağlanan bu çok yönlü araç, bir uzay aracı yardımıyla gözlemlendiğinde ötegezegen sistemlerinin nasıl görüneceğine dair doğru modeller sağlamak üzere tasarlanmıştır.yıldız gölgesi.
Bu arada EIDC, Turnbull CGI Bilim Araştırma Ekibi tarafından yönetilen bir topluluk katılımı çabasıdır ve bu ekip tarafından yönetilmektedir. Margaret C. Turnbull – ünlü astrofizikçi ve araştırma bilimcisi Margaret C. Turnbull SETI Enstitüsü'nün. 2019 yılında lansmanı yapılanRomaEIDC temelde ne olduğunu simüle ettiNancy Grace Görev TeleskobuStarshade Rendezvous Mission'ın yardımıyla (ve olmadan) görecek.
Bu daha sonra Beşinci ve Altıncı Bölümlerde ele alınmıştır –ötegezegen Algılamavegözlemler- araştırma makalelerinin bir kez daha gelecekteki teleskopların göreceği ötegezegen sistemleri türlerini tartıştığı yeryıldız gölgesi' yardım. Bu makalelerin bazılarında örnek görüntüler sağlandı ve belirli hedefler - optimal adaylar olarak kabul edilen yakındaki yıldız sistemleri - tartışıldı.
Gözlemler bölümü, tamamı lider araştırmacı tarafından yönetilen farklı ekipler tarafından yazılmış üç makale ile kapanmaktadır. Eliad Peretz NASA Goddard'ın fotoğrafı. Burada araştırma ekipleri, uzay teleskoplarının ne kadar etkili olduğunu inceledi.yıldız gölgesiolurdu algılama ve karakterize etme potansiyel olarak yaşanabilir ötegezegenler (çeşitli gözlem koşullarına dayalı olarak) ve yer tabanlı gözlemevlerinin de bundan nasıl yararlanacağı Uzaktan Gizle .
Sanatçının NASA HabEx uzay teleskopu konsepti Starshade ile eşleştirildi. Kredi bilgileri: Gaudi ve ark.
Diyalog Teşvik Etmek
Özel Bölüm, her şeyi başlıklı bir öğretici ile tamamlar.Yıldız Gölgeleri Üzerine Diyalog. Bu bölümde sorular, varsayımsal bir öğrenci (Morgan Nemandi) ile bir Starshade “uzmanı” (Urania Sage) arasında bir diyalog şeklinde sorulur ve ele alınır. Sorular, amatör astronomi ve uzay araştırmaları meraklısı toplulukların üyeleri tarafından sorulan gerçek sorulara dayanıyordu.
Diyalog aynı zamanda Galileo'nun İki Baş Dünya Sistemine İlişkin Diyalog (O: Dünyanın en büyük iki sistemi üzerine diyalog), 1632'de yayınladığı ve Kopernik'in Evrenin güneş merkezli modeli lehine argümanlar sunan bir inceleme. Ayrıca, insanların uzay araştırmaları hakkında sahip oldukları soruların kaçının, her zaman sormaktan çekindikleri şeyler olduğunu vurgulayan bir biçimde sunuldu (yani, 'sormaktan korktuğum şeyler').
Özel Bölümün bu son kısmı, orijinal bölümü yansıtan dört günlük bir formatta düzenlenmiştir.Diyalog. Birinci Gün, Starshade'in temellerini ve projenin tarihini kapsayan Morgan ve Urania'yı içerirken, İkinci Gün onları mühendislik ve teknoloji ile ilgili soruları ele alıyor, Üçüncü Gün bilim sorularını ve Dördüncü Gün programla ilgili soruları ele alıyor.
Starshade'in gelişimi için henüz bir takvim açıklanmasa da, NASA ve diğer uzay ajanslarının bu teknolojiyi takip etmek niyetinde oldukları açık. Önümüzdeki yıllarda, yıldız ışığı bastırıcılar ve koronograflar, yeni nesil astronomi ve ötegezegen araştırmalarının ayrılmaz bir parçası olacak gibi görünüyor. ile eşleştirildiğindeJames Webb, Roma,TESS, HabEx veOKUMANuzay teleskobu, bilinen kayalık ötegezegenlerin sayısı katlanarak artacaktır.
Starshade teknolojisi, ESA'nın önerdiği gibi görevlere de yardımcı olacaktır. ExOPlanets Uydusunu karakterize eden ( KEOPLAR ), Yıldızın PLAnetary Geçişleri ve Salınımları (PLATO) ve Atmosferik Uzaktan Algılamalı Kızılötesi Ötegezegen Büyük Araştırma (ARIEL) uzay teleskopları. Bu görevler aynı zamanda karasal ötegezegenlerin sayımını tamamlamaya, atmosferlerini karakterize etmeye ve Güneş Sistemimizin ötesinde yaşamın kanıtlarını bulmaya adanacak.
Daha fazla okuma: SPIE Dijital Kitaplığı , NASA Dış Gezegen Programı